分布式事务问题

一次业务操作需要跨多个数据源或需要跨多个系统进行远程调用，就会产生分布式事务问题。

单体应用被拆分成微服务应用，原来的三个模块被拆分成三个独立的应用，分别使用三个独立的数据源，业务操作需要调用三个服务来完成。此时每个服务内部的数据一致性由本地事务来保证，但是全局的数据一致性问题没法保证。

Seata简介

Seata是一款开源的分布式事务解决方案，致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata 将为用户提供了 AT、TCC、SAGA 和 XA 事务模式，为用户打造一站式的分布式解决方案。

分布式事务处理过程

一些术语

Transaction ID XID：全局唯一的事务ID
3组件概念：
- Transaction Coordinator(TC) ：事务协调器，维护全局事务的运行状态，负责协调并驱动全局事务的提交或回滚;
- Transaction Manager(TM) ：控制全局事务的边界，负责开启一个全局事务，并最终发起全局提交或全局回滚的决议;
- Resource Manager(RM) ：控制分支事务，负责分支注册，状态汇报，并接收事务协调器的指令，驱动分支（本地）事务的提交和回滚；

处理过程

TM向TC申请开启一个全局事务，全局事务创建成功并生成一个全局唯一的XID；
XID在微服务调用链路的上下文中传播；
RM向TC注册分支事务，将其纳入XID对应全局事务的管辖；
TM向TC发起针对XID 的全局提交或回滚决议；
TC调度XID下管辖的全部分支事务完成提交或回滚请求。

SEATA的分布式交易解决方案

我们只需要使用一个 @GlobalTransactional 注解在业务方法上:

@GlobalTransactional
public void purchase(String userId, String commodityCode, int orderCount) {
  ......
}

Seata-Server安装

1）seata-server-0.9.0.zip解压到指定目录并修改conf目录下的file.conf配置文件

先备份原始file.conf文件
主要修改：自定义事务组名称+事务日志存储模式为db+数据库连接信息

############# service 模块配置分组名称 #############
service {
  # vgroup->rgroup ⭐️ 此处修改分组名称，名称任意
  vgroup_mapping.my_test_tx_group = "fsp_tx_group"
  #only support single node
  default.grouplist = "127.0.0.1:8091"
  #degrade current not support
  enableDegrade = false
  #disable
  disable = false
  #unit ms,s,m,h,d represents milliseconds, seconds, minutes, hours, days, default permanent
  max.commit.retry.timeout = "-1"
  max.rollback.retry.timeout = "-1"
}

############# store 模块配置 存储模式为db+数据库连接信息 #############
store {
  ## store mode: file、db
  mode = "db"

  ## file store
  file {
    dir = "sessionStore"

    # branch session size , if exceeded first try compress lockkey, still exceeded throws exceptions
    max-branch-session-size = 16384
    # globe session size , if exceeded throws exceptions
    max-global-session-size = 512
    # file buffer size , if exceeded allocate new buffer
    file-write-buffer-cache-size = 16384
    # when recover batch read size
    session.reload.read_size = 100
    # async, sync
    flush-disk-mode = async
  }

  ## database store
  db {
    ## the implement of javax.sql.DataSource, such as DruidDataSource(druid)/BasicDataSource(dbcp) etc.
    datasource = "dbcp"
    ## mysql/oracle/h2/oceanbase etc.
    db-type = "mysql"
    driver-class-name = "com.mysql.jdbc.Driver"
    url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/seata"
    user = "root"
    password = "password"
    min-conn = 1
    max-conn = 3
    global.table = "global_table"
    branch.table = "branch_table"
    lock-table = "lock_table"
    query-limit = 100
  }
}

2）数据库新建库seata，建表sql在/seata-server-0.9.0/seata/conf/db_store.sql文件中

3）修改seata-server-0.9.0/seata/conf目录下的 registry.conf 配置文件

registry {
  # 指明注册中心为nacos
  type = "nacos" 

  nacos {
    serverAddr = "localhost:8848"
    namespace = ""
    cluster = "default"
  }
  ...

4）先启动Nacos端口号8848

5）再启动seata-server

./Users/silince/Applications/Seata/seata/bin/seata-server.sh

订单/库存/账户业务数据库准备

以下演示都需要先启动Nacos后启动Seata，保证两个都OK

1）分布式事务业务说明

这里我们会创建三个服务，一个订单服务，一个库存服务，一个账户服务：

当用户下单时，会在订单服务中创建一个订单，然后通过远程调用库存服务来扣减下单商品的库存
再通过远程调用账户服务来扣减用户账户里面的余额，
最后在订单服务中修改订单状态为已完成。

该操作跨越三个数据库，有两次远程调用，很明显会有分布式事务问题。

2）创建业务数据库

CREATE DATABASE seata_order； -- 存储订单的数据库
CREATE DATABASE seata_storage；-- 存储库存的数据库
CREATE DATABASE seata_account；-- 存储账户信息的数据库

3）按照上述3库分别建对应业务表

seata_order库下建t_order表

CREATE TABLE t_order(
    `id` BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    `user_id` BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
    `product_id` BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
    `count` INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '数量',
    `money` DECIMAL(11,0) DEFAULT NULL COMMENT '金额',
    `status` INT(1) DEFAULT NULL COMMENT '订单状态：0：创建中; 1：已完结'
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=7 DEFAULT CHARSET=utf8;
 
SELECT * FROM t_order;

seata_storage库下建t_storage表

CREATE TABLE t_storage(
    `id` BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    `product_id` BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '产品id',
    `total` INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '总库存',
    `used` INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '已用库存',
    `residue` INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '剩余库存'
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
 
INSERT INTO seata_storage.t_storage(`id`,`product_id`,`total`,`used`,`residue`)
VALUES('1','1','100','0','100');
 
SELECT * FROM t_storage;

seata_account库下建t_account表

CREATE TABLE t_account(
    `id` BIGINT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT 'id',
    `user_id` BIGINT(11) DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
    `total` DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '总额度',
    `used` DECIMAL(10,0) DEFAULT NULL COMMENT '已用余额',
    `residue` DECIMAL(10,0) DEFAULT '0' COMMENT '剩余可用额度'
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
 
INSERT INTO seata_account.t_account(`id`,`user_id`,`total`,`used`,`residue`) VALUES('1','1','1000','0','1000')

SELECT * FROM t_account;

4）按照上述3库分别建对应的回滚日志表

订单-库存-账户3个库下都需要建各自的回滚日志表
/seata-server-0.9.0/seata/conf 目录下的 db_undo_log.sql

drop table `undo_log`;
CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `context` varchar(128) NOT NULL,
  `rollback_info` longblob NOT NULL,
  `log_status` int(11) NOT NULL,
  `log_created` datetime NOT NULL,
  `log_modified` datetime NOT NULL,
  `ext` varchar(100) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

5）准备后的最终结果

订单/库存/账户业务微服务准备

新建订单Order-Module

项目名 seata-order-service2001

POM 注意排除掉springcloud中自带的seata，更换为自己版本的seata

<!--seata-->
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-seata</artifactId>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <artifactId>seata-all</artifactId>
      <groupId>io.seata</groupId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>io.seata</groupId>
  <artifactId>seata-all</artifactId>
  <version>0.9.0</version>
</dependency>

YML 注意自定义事务组名称需要与seata-server中的对应
file.conf
registry.conf
domain
- Order
- CommonResult
Dao接口及实现
- OrderDao
- resources文件夹下新建mapper文件夹后添加 OrderMapper.xml
Service接口及实现
- StorageService
- AccountService
Controller
Config配置
- DataSourceProxyConfig
- MybatisConfig
主启动类

新建库存Storage-Module

新建账户Account-Module

测试

1）正常下单：http://localhost:2001/order/create?userid=1&producrid=1&counr=10&money=100

2）设置超时异常，没加@GlobalTransactional

在AccountServiceImpl添加超时

/**
 * 扣减账户余额
 */
@Override
public void decrease(Long userId, BigDecimal money) {
  LOGGER.info("------->account-service中扣减账户余额开始");
  //模拟超时异常，全局事务回滚
  //暂停几秒钟线程
  try { TimeUnit.SECONDS.sleep(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
  accountDao.decrease(userId,money);
  LOGGER.info("------->account-service中扣减账户余额结束");
}

故障情况:

当库存和账户余额扣减后，订单状态并没有设置为已经完成，没有从零改为1
而且由于feign的重试机制，账户余额还有可能被多次扣减

3）设置超时异常，在业务入口添加 @GlobalTransactional 注解：

下单后数据库数据并没有任何改变，记录都添加不进来

/**
* 创建订单->调用库存服务扣减库存->调用账户服务扣减账户余额->修改订单状态
* 简单说：下订单->扣库存->减余额->改状态
*/
@Override
@GlobalTransactional(name = "fsp=create=order",rollbackFor = Exception.class) // name随便取
public void create(Order order) {
  // 1 新建订单
  log.info("------> 开始新建订单");
  orderDao.create(order);
  log.info("------> 订单微服务开始调用库存，做扣减Count");
  // 2 扣减库存
  storageService.decrease(order.getProductId(),order.getCount());
  log.info("------> 订单微服务开始调用库存，做扣减end");

  log.info("------> 订单微服务开始调用账户，做扣减Money");
  // 3 扣减账户
  accountService.decrease(order.getUserId(),order.getMoney());
  log.info("------> 订单微服务开始调用账户，做扣减end");

  //4. 修改订单的状态，从0到1，1代表已经完成
  log.info("------> 修改订单状态开始");
  orderDao.update(order.getUserId(),0);
  log.info("------> 修改订单状态结束");

  log.info("------> 下订单结束 😄");
}

Seata原理

2019年1月份蚂蚁金服和阿里巴巴共同开源的分布式事务解决方案

Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture,简单可扩展自治事务框架

2020起初，参加工作后用1.0以后的版本，如 v1.0.0-GA。 0.9不支持集群。

再看TC/TM/RM三大组件

分布式事务的执行流程：

TM开启分布式事务(TM向TC注册全局事务记录)
换业务场景，编排数据库，服务等事务内资源（RM向TC汇报资源准备状态）
TM结束分布式事务，事务一阶段结束（TM通知TC提交/回滚分布式事务）
TC汇总事务信息，决定分布式事务是提交还是回滚
TC通知所有RM提交/回滚资源，事务二阶段结束。

AT模式如何做到对业务的无侵入

一阶段加载

在一阶段，Seata会拦截业务 SQL，

解析SQL语义，找到业务 SQL 要更新的业务数据，在业务数据被更新前，将其保存成 before image
执行“业务 SQL”更新业务数据，在业务数据更新之后，
其保存成 after image ，最后生成行锁。

以上操作全部在一个数据库事务内完成，这样保证了一阶段操作的原子性。

二阶段提交

二阶段如是顺利提交的话，

因为“业务 SQL”在一阶段已经提交至数据库，所以Seata框架只需将一阶段保存的快照数据和行锁删掉，完成数据清理即可。

二阶段回滚

二阶段如果是回滚的话，Seata 就需要回滚一阶段已经执行的 业务 SQL，还原业务数据。

回滚方式便是用 before image 还原业务数据；但在还原前要首先要校验脏写，对比数据库当前业务数据”和 after image如果两份数据完全一致就说明没有脏写，可以还原业务数据，如果不一致就说明有脏写，出现脏写就需要转人工处理。

SpringCloud Alibaba Seata处理分布式事务